UHF 대역 모바일 RFID 시스템에 적합한 저잡음 콜피츠 VCO 설계

Abstract

본 논문에서는 모바일 RFID 시스템 환경을 제시하였고, 그 환경에 적합한 저 잡음 차동 콜피츠 전압 제어 발진기를 구현하였다. 밀집 리더 환경에 맞춘 전압 제어 발진기는 <TEX>$0.35{\mu}m$</TEX> 공정을 사용하였고, 주파수 범위는 RFID 주파수 범위인 <TEX>$860{\sim}960 MHz$</TEX>를 포함시킬 수 있도록 <TEX>$1.55{sim}2.053 GHz$</TEX>로 설계하였다. 2분주기 출력에서 측정한 위상 잡음은 오프셋 주파수가 40 kHz일 때 -106 dBc/Hz로 측정되었고, 1MHz일 때에는 -135 dBc/Hz로 측정되었다. 5 비트의 디지털 튜닝을 이용하여 낮은 발진기 이득(<45 MHz/V)을 갖게 하여 주파수 합성기에서의 위상 잡음 특성을 좋게 하였다. 설계한 차동 콜피츠 발진기의 FOM은 1.93 dB로 타 2 GHz 대역의 발진기들 보다 높게 측정되었다. A regulated low phase noise differential colpitts VCO(Voltage Controlled Oscillator) for mobile RFID system is presented. The differential colpitts VCO meets the dense reader environment specifications. The VCO use a <TEX>$0.35{\mu}m$</TEX> technology and achieves tuning range <TEX>$1.55{sim}2.053 GHz$</TEX>. Measuring 910 MHz frequency divider output, phase noise performance is -106 dBcMz and -135dBc/Hz at 40 kHz and 1MHz offset, respectively. 5-bit digital coarse-tuning and accumulation type MOS varactors allow for 28.2% tuning range, which is required to cover the LO frequency range of a UHF Mobile RFID system, Optimum design techniques ensure low VCO gain(<45 MHz/V) for good interoperability with the frequency synthesizer. To the author' knowledge, this differential colpitts VCO achieves a figure of merit(FOM) of 1.93dB at 2-GHz band.